Способ измерения шумовых параметров рассеяния активных приборов Советский патент 1983 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к разноизмерениям и может использоваться при проектировании усилителей, смесителей и других шумящих 1устройств1 на активных приборах. Известны различные способы измерения шумовых параметров рассеяния активных, приборов,например транзисторов, при их представлении в виде автономных четырехполюсников. Для полного описания шумовых свойст транзистора-четьфехполюсника необхо димо измерить 4 вещественных шумовы параметра: собственную спектральную плотность на его входе, собственную спектрёшьную плотность на его выходе, а также вещественную и мнимую составляющие взаимной спектральной плотности 1 и 27, Если при .измерении собственных спектральных плотностей вход и выход транзистора-четырехполюсника подключают к линиям передачи с каJfIибpoванными согласованными нагрузками, то при измерении взаимных спектральных плотностей одну из согласованных нагрузок поочередно заменяют двумя-рассогласованными нагрузками. Поэтому при измерении собственных спектральных плотное тей необходимо учитывать .лишь мсГдули параметров рассеяния, которые выражают влияние мощностей шу мов согласованных нагрузок,тогда как при измерении взаимных спектральных плотностей необходимо учитывать не только модули, но и аргументы параметров рассеяния, а также коэффициенты отражения рассогласованных нагрузок, которыемогут быть измерены с конечной точностью. Поскольку при определении взаимной спект. ральной плотности одновременно испо зуют результаты двух взаимосвязанных измерений, то суммарная результ рующая ошибка измерения как минимум удваивается, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения шумовых параметров включающий измерение собственных . спектральных плотностей при согласо ванных нагрузках на входе и выходе измерение взаимных спектральных пло ностей при рассогласовании входа ил выхода . . Однако допущение Г S S 0, (гд Г - коэффициент отражения импеданса на входе транзистора; S и та коэффициенты прямой и обратной пере дачи матрицы рассеяния транзисторачетырехполюсника) , положенное в основу обраб отки данных,- выполняется не для всех типов транзисторов, В известном способе точность измерени взаимных спектральных плотностей оказывается значительно ниже точнести измерения собственных рпектрсшьных плотностей и обусловливает большую ошибку в расчете коэффициента шума, достигающую в ряде случаев 100-200%. Кроме того, коэффициенты отражения рассогласованных нагрузок однозначно связаны с параметрами рассеяния транзисторов, что определяет трудоемкость этих методов и их низкую производительность при измерении paз личных типов и даже различных образцов транзисторов, так как для каждого транзистора необходимо подбирать строго индивидусшьные нагрузки Кроме того, способ неприемлем для измерений, в том случае, если транзист. тор неустойчив хотя бы при одной из рассогласованных нагрузок на какойлибо частоте. Поскольку в ряде случаев трудно обнаружить неустойчивость транзистора, это снижает достотерность. Цель из.обретения - повышение точности и достоверности измерения шумовых параметров рассеяния транзисторов. Поставленная цель достигается согласно способу измерения шумовых параметров рассеяния активных приборов, включающему измерение собственных спектральных плотностей при согласованных нагрузках на входе и выходе и измерение взаимных спектральных плотностей при рассогласовании какого-либо электрода,при котором дополнительно измеряют собственную спектральную плотность со Стороны общего электрода активного прибора при подключении его к линии передачи с согласованной нагрузкой, а измерение мнимой составляющей взаимных спектральных плотностей производят отдельно при использовании одной рассогласованной нагрузки, подключенной к любому электроду активного прибора. Представление активного прибора в виде автономного шестиполюсника приведено в (3) для расчета влияния сопротивления в общем электроде на коэффициент шума.Использование этого представления для измерения шумовых параметров транзисторов позволяет исключить влияние паразитных элементов заземления общего электрода, присущее измерению-параметров транзистора-четырехполюсника, так как в.се три электрода транзистора-шестиполюсника подключают к линиям передачи с калиброванными согласованными нагрузками. На чертеже приведена схема осуществления способа. При описании свойств транзистора как автономного шестиполюсника необходимо учитывать три шумовые волны: е ,

е(Излучаемые в согласованные нагрузки 1 - 3 со стороны каждого элактро да.Под действием этих шумовых волн через согласованные нагрузки протекают нормированные шумовые токи 1 / % и 0. В соответствии, с законом .Кирхгофа их сумма равна нулю

(О

Нормированные ток 1,, падающая волна ajjH отраженная волна е на kпаре зажимов произвольногомногополюсника связаны между собой соотношением

1 .

Так KaiT в режиме измерения параметров падающие собственные шумовые волны транзистора отсутствуют,т.е. , то 1ка-е. Отсюда, учитывая уравнение (Д) следует, что сумма отраженных шумоззых волн транзистора равна нулю

(2)

е H-e,,0

Умножая обе части уравнения (2)

,е и е;, полпоследова-Бельио на е;

чим, что сумма элементов каждой строки и каждого столбца шумовой матрицы рассеяния

Т

7

.4i%a4 J

транзистора как автономного шестйпслюсника равна нулю. Параметры T fU при представляют собой нормированные собственные спектральные плотности, а при - нормированные взаимные спектр.гшьные плотности примем

о.- gjei . .k Те

где

k постоянная Больщлана;

Т - стандартная шумовая температура.

Полученное свойство шумовой матрищлСпозволяет выразить вещественные составляющие взаимных спектральных плотностей через собственные спектральные плотности

Re-c,,- 0.5(Г,)

,(.t,,) eC --q5CT -T7ji-T:)

0

а между мнимыми составляющими взаимных спектргшьных плотностей установить соотнесение

; W ia-1у« 1г -1у« ъг и 5

Таким образом, для полного определения шумовой матрицы рассеяния транзистора как автономного шестиполюсника достаточно измерить все три србстйенные плотности и мнимую составляющую какой-либо взаимной спект0ральной плотности.

Расчет собственных спектральных плотностей по данным измерений производится по формулам

«-4-f5,,,r-|S,(

5

.b Sr i -bzNe ia

а расчет (при подключении вто0рого электрода к измерителю спектрашьных плотностей и рассогласовании третьего электрода) с помощью формулы .С-У.

Т

I

5

ь,а

где t-- представляют собой спект ралъную плотность суммарной мощности шумов на входе измерителя с учетом шумов - . внешних нагрузок;

0

- параметры рассеяния тран зистора-шестиполюсника; TSii

i-fsli

C-Rer,,Q0.5tti,.-Cc,,4s,,|4|S.,alXa|i (.,af- 1/Cг O-nea(,+

.il;

Г - коэффициент отражения рассогласованной нагрузки

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ ПАт РАМЕТРОВ РАССЕЯНИЯ.АКТИВНЫХ ПРИБОРОВ, включающий измерение собственных спектральных плотностей при согласованных нагрузках на входе и выходе и изменение взаимных спектральных плотностей при рассогласовании какого-либо электрода, отличаюшийся тем, что, с целью, повышения тсэчности и достоверности измерения, производят дополнительное измерение собственной спектральной плотности со стороны общего электрода активного прибора при подключении его к линии передачи с согласованной нагрузкой, а измерение мнимой составляющей взаi имных спектральных плотностей производят отдельно при использовании (Л одной рассогласованной нагрузки, подключенной к любому электроду ак; ТИВНОГО ПрИбОроЬ-. yi Y